62124 采煤工作面頂板支護設計及效果分析

李冠夏

（晉能控股煤業集團有限公司晉華宮礦，山西 大同 037016）

1 概況

晉華宮礦隸屬于山西大同煤礦集團，位于大同煤田東北邊緣，產量為400 萬t/a。62124 工作面走向長度1542 m，傾斜長度163 m，工作面煤層傾角0°～14°，面積約251 346 m2。工作面煤層最高2.6 m，最低1.48 m，平均1.95 m，工作面整體情況較穩定。

2 工作面頂板支護設計

2.1 礦壓參數

通過實測同煤層工作面的礦壓參數，來推算62124 工作面的大致情況，結合之前的經驗，在無特殊地質條件突變情況下，兩者契合度應該在90%以上[1]。礦壓參數詳見表1。

表1 預測62124 工作面相關礦壓參數

2.2 支架選型理論計算

（1）液壓支架選型

由經驗公式（1）[2]計算工作面單位面積壓力P，經計算P=39 000 kg/m2，換算為382.2 kN/m2，所需支架阻力為3 439.8 kN（支架頂部面積按9.0 m2計算）。在此選取ZY5000-12/28 液壓支架，其工作阻力為5000 kN，故滿足頂板支護強度要求。

式中：M為工作面平均采高，取值1.95 m；R為煤巖平均容重，取值 2.5×103kg/m3。

（2）工作面液壓支架設計

62124 工作面設計安裝ZY5000-12/25 型掩護式液壓支架123架，機頭、機尾處各安裝一個端頭支架，具體型號ZZ5200E，液壓支架中心距設計為1.5 m。

3 工作面頂板控制措施分析

3.1 機頭、尾處切頂支護

（1）機頭切頂支護

① 當頂板完整時，在機頭處沿著切頂線打兩排密集支柱，其中靠近采空區排柱距300 mm，第二排柱距600 mm，兩排支柱間距800 mm，柱帽和單體液壓支柱連接處設計400 mm 長的小“π”型梁。具體支護示意圖如圖1[3]。

圖1 機頭、機尾切頂支護示意圖

② 當頂板破碎時，需要架棚支護，用“π”梁或圓木做棚梁，單體液壓支護作為支撐結構。當機頭反刀、端頭支架前進，在距離第二排切頂支柱800 mm 位置處，打上一排柱距600 mm 的單體液壓支柱，然后及時撤出最靠近采空區排密集單體液壓支柱，將原第二排液壓支柱按照300 mm 進行加密。

（2）機尾切頂支護

① 運輸機機尾125#支架外側邊緣與回風順槽不采幫間距≤1000 mm 時，第一排單體柱距700 mm，第二排單體柱距700 mm，排距800 mm；不采幫間距>1000 mm 時，切頂支護緊貼瓦斯抽放管的兩根單體柱距700 mm，其他單體液壓支柱柱距300 mm，排距800 mm，頂部設計同機頭處（見圖1）。

② 機尾處的切頂支護交替循環同機頭，排距和柱距均設計為800 mm。

③ 必須調整好工作面，保證運輸機機尾125#支架外側邊緣與回風順槽不采幫保持800 mm 以上間距，否則必須進行劈幫[4]。

3.2 兩巷回收措施分析

（1）兩巷頂錨、錨索、托板回收

頂錨采用專用工具擰開螺絲帽回收，錨索使用退錨器回收。回收下的錨片、錨索托板，集中后回收到指定地點。

① 當巷道頂錨及錨索進入兩端頭前，支架頂梁和切頂支護前的頂錨及錨索由生產班開始回收，回收一組割一刀煤[5]。

② 回收前必須嚴格執行“敲幫問頂”制度，停止采煤機并閉鎖運輸機、轉載機、破碎機，嚴禁提前回或進入采空區回。若頂板破碎嚴重時，可隔架回收或暫不回收，退錨率要求不低于90%。

③ 回收頂錨及錨索高度超過人員身高時，需首先利用半圓木搭建臨時工作臺，寬度不得小于1.0 m，工作臺由當班跟班隊長安全確認。

（2）幫錨、幫網回收

① 兩巷采幫幫網由生產班根據當班回采情況負責回收，回收包括相應的錨桿墊片。回收時對滾幫大的地段要打好臨時貼幫點柱，護住煤幫，方可繼續回收。回收時人員必須站在未回收的安全地段。回收后，空幫距離不大于1 m，人員必須在采煤機距離缺口30 m 前完成回收[6]。

② 兩巷不采幫幫網不回收，但要求幫網進入采空區前必須斷開，斷開點間距不得小于500 mm，每班班后斷開。

③ 兩巷采幫幫網及錨桿在返刀時回收。回收前，采煤機距采幫2 m 左右時，閉鎖轉載機及運輸機，緩慢開動采煤機破落錨桿周圍的煤，使幫錨桿脫落，然后將采煤機退后缺口10 m 以外的地方停機閉鎖，人工將幫錨桿及幫網撿出。

④ 采幫幫錨幫網必須回收，嚴禁拉入運輸系統。回收下的幫錨、幫網要擺放到超前維護以外，碼放整齊。回收巷道幫錨時，先回收下部幫錨，再回收上部幫錨。

3.3 軌道巷、皮帶巷超前支護

（1）皮帶巷超前支護方式

① 62124 工作面皮帶巷尺寸：寬×高=4.2 m×3.0 m，從工作面切眼開始采用DZ-3.5 m 單體配合3.6 m 長“π”梁架棚支護，在“π”型鋼梁下打設三根單體，棚距800 mm（如遇錨桿、錨索不宜架設時，根據其間距適宜調整），偏差小于±100 mm[7]。

② 皮帶巷兩幫超前單體分別打在距兩幫小于300 mm 處，長度不得小于30 m。中間排單體打設在不采幫距轉載機檔煤板100 mm 處，長度緊跟轉載機電機后。

（2）軌道巷超前支護方式

① 62124 工作面軌道巷尺寸：寬×高=4.2 m×2.8 m。工作面切眼采用DZ-3.15 m 單體配合3.6 m 長“π”梁架棚支護，在“π”型鋼梁下打設三根單體，棚距1000 mm，偏差小于±100 mm。

② 軌道巷兩幫超前單體分別打在距兩幫小于300 mm 處，長度不小于30 m。中間排單體打在距采幫側不小于2000 mm 處，長度不小于20 m。

3.4 頂板控制效果分析

利用位移傳感器來測量頂底板移近量，以檢測控制效果，具體結果如圖2。由圖中曲線可知：（1）在巷道掘進階段（0～60 d），頂底板移近量為400 mm 左右；② 在平穩階段（60～120 d），頂底板移近量基本維持在300～500 mm；③ 在采動影響階段（120～180 d），頂底板移近量迅速增加到900～1000 mm。

圖2 軌道巷頂底板移近曲線

由此可知：影響巷道穩定的主要因素是采動影響，但通過后期部分段再拓高后，不影響正常開采，整體滿足使用要求，支護效果良好。

4 結語

晉華宮礦62124 工作面頂板整體性較好，而且頂板周期來壓強度也不大，給頂板管理工作打下了較好的基礎。工作人員較為順利地完成了頂板控制和相關設備回收工作，既不影響采煤進度，又能保證回收率。